DE102007049658A1

DE102007049658A1 - Filter

Info

Publication number: DE102007049658A1
Application number: DE102007049658A
Authority: DE
Inventors: Heiner Steinbrecher; Dirk Dr. Jakobs
Original assignee: Buerener Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Buerener Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtern von flüssigem Medium mit einer Filterkammer (2), in die mindestens ein rückspülbares Filterelement (3) in Form eines hohlzylindrischen Filterkörpers, dessen Umfangswand (4) von dem zu filtrierenden Medium durchströmbar ist unter Ausbildung einer Anströmseite und einer Abströmseite, einsetzbar ist und die Filterkammer (2) mindestens einen Filtratauslass (9), einen Unfiltrateinlass (10) sowie einen Rückspülauslass (11) aufweist, wobei zum Rückspülen Filtrat durch einen Filtratauslass (9) zum Anströmen der Abströmseite einleitbar ist, wobei der Filterkörper des Filterelementes (3) ein stabiler, poröser Formkörper aus einem durch Sintern verschmolzenen Polyethylen-Granulat ist und für ein zweistufiges Rückspülen die Filterkammer (2) zusätzlich einen Drucklufteinlass (13) zum Beaufschlagen der Abströmseite des Filterelementes (3) mit Druckluft aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtern von flüssigem Medium mit einer Filterkammer, in der mindestens ein rückspülbares Filterelement in Form eines hohlzylinderischen Filterkörpers angeordnet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Filter ist bekannt aus DE 202 09 240 U1 . Die dort beschriebene Filtereinrichtung besteht aus einer zylinderförmigen Filterkammer, in der sich ein ebenfalls zylinderförmiges Filterelement befindet, das als regenerierbares Filtermittel ein Metallvlies enthält. Auf der Filtratseite ist an dem Filtermittel ein spiralförmiger Stützdraht vorgesehen. Auf der Unfiltratseite des Filtermittels ist ein aufgesintertes Stützgewebe vorgesehen, das ferner als Grobfilter für das Metallvlies dient. Gehalten wird das Filtermittel durch einen Filtermittelhalter, der dem Filterelement die Form einer Filterkerze gibt, die in die Filterkammer einsetzbar ist. Das Metallvlies weist typischerweise eine Feinheit bis 50 μm, insbesondere 0,5 μm bis 25 μm, auf und eignet sich daher besonders gut als Feinst- oder Mikrofilter. Metallvliese liefern eine höhere Schmutzaufnahme und bessere Abscheidefeinheiten als herkömmliche fein abscheidende Filtermittel wie Gewebe und Porensinter. Aufgrund der Tiefenstruktur der Metallvliese lassen sich diese bei einer Rückspülung nicht vollständig reinigen, so daß die Filtrierleistung auch unmittelbar nach einer Rückspülung nicht optimal ist. Zusätzliche Hilfsmittel, die die Filtratrückstände, die sich in den feinen Poren der Filter abgelagert haben, lockern und dadurch bei der Rückspülung einfacher abtransportiert werden, sind deshalb erforderlich. Außerdem gestalten die beidseitigen Stützstrukturen das Filtermittel aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Filter mit mindestens einem rückspülbaren Filterelement zu schaffen, das sich als Feinstfilter eignet und dabei in einfacher und wirtschaftlicher Weise abreinigbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch wird ein Filter geschaffen, dessen Filtermittel ein stabiler, poröser Formkörper ist, der aufgrund seiner Eigenstabilität den beim Filtrieren und Rückspülen anstehenden Belastungsdrücken widerstehen kann. Der Formkörper besteht dabei aus einem durch Sintern verschmolzenen Polyethylen-Granulat, dessen Porenweite auf Filterfeinheiten für Flüssigkeiten im Bereich von 2,5 μm bis 50 μm eingestellt werden kann und deshalb besonders gut als Feinst- oder Mikrofilter geeignet ist. Der Aufbau der Umfangswand des Filterkörpers aus einem solchen verschmolzenen Granulat führt zu einem Filtermittel wählbarer Filterfeinheit. Zur Abreinigung des Filterkörpers ist eine Rückspülung mit Druckluft als auch Filtrat vorgesehen, wobei der Formkörper die Beaufschlagung mit Rückspülmedium ohne Abstützung durch Unfiltrat in der Filterkammer erlaubt.
Das Rückspülen mit Druckluft liefert den großen Vorteil, daß die auf der Anströmseite des Filterkörpers abgelagerten Schmutzpartikel aufkonzentriert an eine Sekundäraufbereitung überführt werden können, ohne dass eine neue wesentliche Vermischung mit Flüssigkeit erfolgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zunächst nur mit Druckluft rückgespült wird und danach mit Filtrat. Durch ein Rückspülen mit Filtrat im Nachgang zu einem Rückspülen mit Druckluft werden dann im wesentlichen nur die in den Poren der Umfangswand des Filterkörpers abgelagerten Schmutzpartikel ausgespült. Das Filtrat kann dazu mit einem hinreichenden Rückspüldruck die Abströmseite des Filterkörpers beaufschlagen. Ein effektives Reinigen des Filterkörpers wird dadurch erreicht. Die Menge an Filtrat für das Rückspülen wird deutlich vermindert und das so erzeugte Rückspülfiltrat kann in einfacher Weise in den Schmutztank geleitet werden.
Das Polyethylen ist vorzugsweise ein solches hoher Dichte. Verwendet werden für den Filterkörper vorzugsweise durch einen Sinterprozeß miteinander verschmolzene HDPE-Granulate. Die Wandstärke des Filterkörpers liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 mm für eine hinreichende Eigenstabilität bei einer Ausbildung des Filterkörpers als Filterkerze.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Filter nebst Anschluß an Schmutztank für Unfiltrat und Reintank für Filtrat.
Der in 1 dargestellte Filter 1 zum Filtrieren von flüssigem Medium, insbesondere Öl, ölhaltige Suspensionen und Kühlschmierstoff, umfaßt eine Filterkammer 2, die vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet ist, und in der sich mindestens ein rückspülbares Filterelement 3 befindet. Das Filterelement 3 besitzt die Form eines hohlzylindrischen Filterkörpers, dessen Umfangswand 4 von dem zu filtrierenden Medium durchströmbar ist. Gehalten wird das Filterelement 3 durch einen Filterelementhalter 5, der das Filterelement 3 als Filterkerze in die Filterkammer 2 oder den Filterdom einsetzbar macht. Die Anzahl der Filterelemente 3 in der Filterkammer 2 ist wählbar. Die 1 zeigt beispielsweise drei Filterelemente 3 in der Filterkammer 2. An einem Ende ist das Filterelement 3 durch eine Bodenplatte 6 verschlossen. Das Filterelement 3 bildet eine Trennwand zwischen einer Unfiltratseite 7 und einer Filtratseite 8 der Filterkammer 2.
Das Filterelement 3 kann zum Filtrieren wahlweise von außen nach innen durchströmt werden, wie in 1 dargestellt ist, oder in einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung zum Filtrieren von innen nach außen durchströmt werden. Das Filterelement 3 hat somit jeweils eine Anströmseite und eine Abströmseite, die entweder von der Innenseite oder der Außenseite der Umfangswand 4 des Filterelementes 3 gebildet wird. Gemäß 1 wird das jeweilige Filterelement 3 von außen nach innen durchströmt, d. h. die Außenseite der Umfangswand 4 des Filterelementes 3 bildet die Anströmseite und die Innenseite der Umfangswand 4 bildet die Abströmseite.
Die Filterkammer 2 weist mindestens einen Filtratauslass 9 an der Filtratseite 8, einen Unfiltrateinlass 10 an der Unfiltratseite 7 und einen Rückspülauslass 11 an der Unfiltratseite 7 auf. Der Unfiltrateinlass 10 befindet sich vorzugsweise seitlich im unteren Bereich der Filterkammer 2 zum Zuführen des zu filtrierenden Mediums. Am unteren Ende der Filterkammer 2 befindet sich im Zentrum der Rückspülauslass 11, um bei einer Rückspülung die von dem Filterelement 3 abgelösten Filtratrückstände bzw. Schmutzpartikel auszutragen. Oberhalb des Filterelementes 3 wird die Filtratseite 8 über Durchlassöffnungen 12 mit Filtrat gespeist. Über den Filtratauslass 9 wird das Filtrat aus der Filterkammer 2 ausgeführt.
An der Filtratseite 8 weist die Filterkammer 2 ferner mindestens einen Drucklufteinlass 13 auf zum Beaufschlagen der Abströmseite des mindestens einen Filterelementes 3, die gemäß 1 von der Innenseite der Umfangswand 4 gebildet wird, mit Druckluft. Die Druckluft ist über eine Druckluftleitung 14 einspeisbar, wobei die Druckluftleitung 14 mittels eines Ventils 15 zum Drucklufteinlass 13 hin geöffnet oder geschlossen werden kann.
Der Filterkörper des Filterelementes 3 ist ein stabiler, poröser Formkörper aus einem durch Sintern verschmolzenen Polyethylen-Granulat. Der Formkörper besteht vorzugsweise aus reinem Polyethylen (HDPE) hoher Dichte. Durch einen Sinterprozess sind HDPE-Granulate miteinander verschmolzen. Über die Granulatauswahl und den Sinterprozess kann Einfluß auf die Porenweite genommen werden. Filterelemente mit Filterfeinheiten für Flüssigkeiten im Bereich zwischen 2,5 μm und 50 μm sind ausbildbar. Der Filterkörper des Filterelementes 3 weist eine Umfangswand 4 mit einer Wandstärke im Bereich von 10 bis 40 mm, vorzugsweise 25 bis 35 mm, auf. Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit eignet sich das Filterelement 3 auch für aggressivere flüssige Medien. Das Filterelement 3 ist mit einer Bodenplatte 6 konfektionierbar.
Während der Filtration wird Unfiltrat aus einem Schmutztank 16 über eine Filterleitung 17 zum Filter 1 gepumpt und strömt dort durch den Unfiltrateinlass 10 in die Filterkammer 2. Zur Steuerung des Zuflusses an Unfiltrat über die Filterleitung 17 aus dem Schmutztank 16 ist eine Filterpumpe 18 sowie ein steuerbares Ventil 19 und eine Rückschlagklappe 20 vorgesehen. Der Schmutztank 16 besitzt einen Zulauf 21 für verschmutztes flüssiges Medium, d. h. Unfiltrat.
Das über den Unfiltrateinlass 10 einströmende Unfiltrat steigt in der Filterkammer 2 von der Unfiltratseite 7 durch das mindestens eine Filterelement 3 nach oben zur Filtratseite B. Beim Durchtritt durch ein Filterelement 3 wird das Unfiltrat gefiltert und fließt als Filtrat durch den Filtratauslass 9 der Filtratseite 8 ab. Der Abfluss des Filtrats erfolgt über eine Filtratleitung 22, die in einen Reintank 23 für Filtrat mündet. Die Filtratleitung 22 kann über ein einsteuerbares Ventil 24 geöffnet und geschlossen werden. Der Reintank 23 besitzt einen Ablauf 25 für gereinigtes bzw. filtriertes flüssiges Medium.
Bei einer Reinigung des Filterelementes 3 durch Rückspülung wird diese zweistufig ausgeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die aufkonzentrierten Filtratrückstände bzw. Schmutzpartikel am Filterelement 3 ohne erneute Vermischung mit Unfiltrat einer Sekundäraufbereitung zugeführt werden. Der Rückspülauslass 11 ist deshalb an mindestens zwei nebengeordnete Rückspülleitungen 26, 27 angeschlossen. Eine erste Rückspülleitung 26 verbindet den Rückspülauslass 11 mit dem Schmutztank 16 für einen direkten Strömungsfluß, der über ein erstes Rückspülventil geöffnet oder geschlossen werden kann. Eine zweite Rückspülleitung 27 verbindet den Rückspülauslass 11 mit einer Sekundäraufbereitung 29, die beispielsweise von einem Trommelbandfilter gebildet werden kann. Ein Überlauf 30 dieser Sekundäraufbereitung 29 kann mit dem Schmutztank 16 verbunden sein. Über ein zweites Rückspülventil 31 kann Strömungsfluß zur Sekundäraufbereitung 29 geöffnet oder geschlossen werden.
Die Rückspülung wird zweistufig wie folgt durchgeführt. Übersteigt der Differenzdruck zwischen Unfiltratseite 7 und Filtratseite 8 einen vorgebbaren Wert aufgrund von Filtratrückständen an der Anströmseite, hier Aussenseite, des oder der Filterelemente 3, wird der Zufluß von Unfiltrat über die Filterleitung 17 gestoppt. Das Ventil 24 in der Filtratleitung 22 wird ebenfalls geschlossen, um einen weiteren Abfluß von Filtrat durch den Filtratabfluss 9 zu verhindern. Ferner wird von den beim Filtrieren geschlossenen Rückspülventilen 28, 31 das erste Rückspülventil 28 geöffnet. Das an der Unfiltratseite 7 anstehende Unfiltrat strömt dann zurück in den Schmutztank 16. Nach Entleerung der Unfiltratseite 7 der Filterkammer 2 wird das erste Rückspülventil 28 geschlossen und das zweite Rückspülventil 31 geöffnet.
Ausserdem wird das Ventil 15 in der Druckluftleitung 14 geöffnet, so dass Druckluft über den Drucklufteinlass 13 einströmen kann, um die Abströmseite, d. h. hier die Innenseite der Umfangswand 4 eines Filterelementes 3, mit Druckluft zu beaufschlagen. Dabei wird Druckluft, gegebenenfalls mit auf der Filtratseite 8 verbliebenem Filtrat, in entgegengesetzter Richtung durch die Umfangswand 4 eines jeden Filterelementes 3 gedrückt. Die aufgrund dieser Druckluftrückspülung gelösten Schmutzrückstände werden durch den Rückspülauslass 11 gedrückt und strömen durch die zweite Rückspülleitung 27 in die Sekundaraufbereitung 29. Nach einer wählbaren Zeitperiode des Druckluftrückspülens wird die Druckluftbeaufschlagung durch Schließen des Ventils 15 beendet. Weiterhin kann auch das zweite Rückspülventil 31 geschlossen werden. Eine erste Stufe des Rückspülens ist damit beendet. Der Drucklufteinlass 13 ist vorzugsweise an einem oberen Ende der Filterkammer 2 angeordnet.
Für eine möglichst vollständige Reinigung der Filterelemente 3 ist vorgesehen, daß nach der Rückspülung mit Druckluft eine zweite Stufe der Rückspülung mit Filtrat erfolgt. Dazu ist eine Filtratrückspülleitung 32 vorgesehen, die an den Filtratauslass 9 angeschlossen ist und über eine Filtratrückspülpumpe 33 Filtrat aus dem Reintank 23 auf die Filtratseite 8 der Filterkammer 2 pumpt. Mittels eines Ventils 34 kann die Filtratrückspülleitung 32 während des Filtrierens und des Rückspülens mit Druckluft geschlossen werden. Eine Rückschlagklappe 35 verhindert ein ungewolltes Zurückfließen von Filtrat. Nach Abreinigen des oder der Filterelemente 3 mit Druckluft kann nun über die Filtratrückspülpumpe 33 ein wählbarer Mediumdruck eingestellt werden, um die Umfangswand 4 eines Filterelementes 3 mit Tiefenwirkung zu reinigen. Diese restlichen Schmutzpartikel können über ein geöffnetes erstes Rückspülventil 28 in den Schmutztank 16 zurückfließen, während der Hauptanteil der Abreinigung zuvor in die Sekundäraufbereitung geströmt ist. Alternativ kann wahlweise anstelle des Ventils 28 das Ventil 31 geöffnet sein.
Zur Pumpensteuerung kann eine Filtratrückspülpumpe 33 vorgesehen sein, die einen Filtratdruck an der Abströmseite, hier Innenseite der Umfangswand 4 im Bereich von 1 bis 3 bar, insbesondere 1,5 bis 2 bar, beim Rückspülen aufbaut.
Die vorstehenden Ausführungen gelten entsprechend für eine Filtration von innen nach außen unter Anpassung der Vertauschung der Filtrat- und Unfiltratseite mit entsprechenden Anschlüssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20209240 U1 [0002]

Claims

Filter zum Filtern von flüssigem Medium mit einer Filterkammer (2), in die mindestens ein rückspülbares Filterelement (3) in Form eines hohlzylindrischen Filterkörpers, dessen Umfangswand (4) von dem zu filtrierenden Medium durchströmbar ist unter Ausbildung einer Anströmseite und einer Abströmseite, einsetzbar ist und die Filterkammer (2) mindestens einen Filtratauslass (9), einen Unfiltrateinlass (10) sowie einen Rückspülauslass (11) aufweist, wobei zum Rückspülen Filtrat durch einen Filtratauslass (9) zum Anströmen der Abströmseite einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper des Filterelementes (3) ein stabiler, poröser Formkörper aus einem durch Sintern verschmolzenen Polyethylen-Granulat ist und für ein zweistufiges Rückspülen die Filterkammer (2) zusätzlich einen Drucklufteinlass (13) zum Beaufschlagen der Abströmseite des Filterelementes (3) mit Druckluft aufweist.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückspülauslass (11) an einen Rücklauf (26) in einen Schmutztank (16) und dazu nebengeordnet an eine Sekundäraufbereitung (29) zur Aufnahme von abgelösten Filtratrückständen angeschlossen ist.
Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäraufbereitung (29) über ein Ventil (31) an den Rückspülauslass (11) angeschlossen ist, das schaltbar ist in Abhängigkeit des Schaltens eines Ventils (15) für den Drucklufteinlass.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucklufteinlass (13) schließbar ist in Abhängigkeit des Schaltens eines Ventils (34) in einer das Rückspülen speisenden Filtratrückspülleitung (32).
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rückspülen mit Filtrat eine pumpengesteuerte Filtratrückspülleitung (32) vorgesehen ist.
Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Pumpensteuerung eine Filtratrückspülpumpe (33) vorgesehen ist, die einen Filtratdruck an der Abströmseite im Bereich von 1 bis 3 bar, insbesondere 1,5 bis 2 bar, beim Rückspülen aufbaut.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen des Filterkörpers eines Filterelementes (3) ein solches hoher Dichte ist.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper eines Filterelementes (3) eine Filterfeinheit für Flüssigkeiten im Bereich von 2,5 bis 50 μm aufweist.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper eines Filterelementes (3) eine Wandstärke im Bereich von 10 bis 40 mm aufweist.